Harvardin fyysikko Qumran Wafa on yksi kieliteorian vahveimpia kannattajia. Mutta tänä kesänä muut joustoteoreetikot irtisanoutuivat hänen viimeisimmälle ehdotukselleen, joka voisi diskreditoida heidän ideoitaan vuosikymmenen mittaisen oletuksen perusteella, että tumma energia on vakio (vakio). Wafan teos viittaa siihen, että tumman energian merkitys muuttuu. Häiriintynyt tumma energia on seurausta Wafasta ja hänen yhteistyökumppaneiden yrityksestä soveltaa jousuteoriaa meidän kaltaiseen universumiin, jossa itsensä avaruuden tyhjiössä on jonkin verran luontaista energiaa.
Jos hänen hypoteesinsa (ja jousiteoria itsessään) on totta, tumma energia, tämä salaperäinen aine, jonka osuus on yli 70% maailmankaikkeuden kokonaismassasta ja energiasta ja joka kiihdyttää sen laajentumista, on muutoksen voima. Mutta pysyvä tumma energia on pitkään ollut perustana monille joustoteorian ideoille - joten on paradoksaalista, että juuri häiriöinen pimeä energia voi johtaa teorian menestykseen.
Tumma energia ja jousiteoria
"Voimme ensimmäistä kertaa oppia jotain jousiteoriasta, joka voidaan mitata", sanoo tutkija Timm Wreiss Itävallan Wienin teknillisen yliopiston teoreettisen fysiikan instituutista. "Mutta en tiedä tapahtuuko tämä todella vai ei."
Aloitetaan alusta: elämme universumissa, joka näyttää noudattavan sääntöjä. Suurimmissa asteikkoissa suuret esineet seuraavat yleisen suhteellisuussäännön sääntöjä vuorovaikutuksessa toistensa kanssa painovoiman kautta. Pienimmässä mittakaavassa subatomiset hiukkaset seuraavat kvantimekaniikan ja kvanttikenttiteorian sääntöjä vuorovaikutuksessa voimakenttien kanssa, jotka ilmestyvät voimaa kantaviksi hiukkasiksi. Mutta matematiikka ei liity siihen, kun yrität selittää yleistä suhteellisuusteoriaa kvanttikenttäteorian suurena jatkeena. Suurempi teoria, jousiteoria, yrittää yhdistää yleisen suhteellisuusteorian kvanttimekaniikkaan, ja siinä jokaista hiukkasta edustaa pieni merkkijono, jonka värähtelyt moniulotteisemmassa tilassa koodaavat tutkijoiden havaitsemia ominaisuuksia.
Teoria ei kuitenkaan ole täysin tarkka. Pikemminkin se on kattava matemaattinen perusta, kehys, josta tutkijat voivat johtaa teorioita universumistamme, samoin kuin valtavasta määrästä muita sallittuja maailmankaikkeuksia. Jousteoreetikot toivovat, että maailmankaikkeus on yksi niistä mahdollisuuksista. Toiset uskovat, että joustoteoria on pohjimmiltaan väärä, mutta se ei ole asia nyt.
Jousteorioiden on selitettävä meidän kaltaisen maailmankaikkeuden kaikilta osiltaan, jotta sitä voidaan pitää oikeana. Universumimme koostuu ilmeisesti 4%: sta aineesta (aineesta, jonka näemme), 25%: n salaperäisestä tummasta aineesta, ja loput, kuten havainnot vuonna 1988 osoittavat, kuuluvat "pimeään energiaan". Jousteoreetikot ovat toimineet olettaen, että pimeän energian vahvuus ei muutu, ja heidän teoriansa ovat kehittyneet. Mutta Wafa ja hänen avustajansa tekijät ehdottivat kesällä lehdessään, että joususteorian sääntöjen mukaan olemassaoloon tulee universumissamme olla tumma energiakenttä, jonka arvo laskee.
Mainosvideo:
Jos pimeän energian arvo muuttuu, tämä on tärkeää niille, joiden teorioiden taustalla on oletus, että tumma energia on vakio. "Ehkä meidän on palattava perusasioihin", sanoo Wreiss. Se muuttaisi myös käsitystä maailmankaikkeuden kehityksestä - sekä menneisyydessä että tulevaisuudessa.
Wafan hypoteesi oli alun perin melko voimakas ja johti "valtavaan jännitykseen", Wreiss sanoo. Se toimi kehotuksena jousmateoreetikoille, joiden mielestä kehys oli uhattuna. Jotkut sanoivat heti, että se oli hölynpölyä - Stanfordin fyysikko Eva Silverstein kertoi Quantalle, että oletus perustui muihin oletuksiin ja analyysi oli "erittäin kyseenalainen". Toiset käyttävät tätä asiakirjaa tilaisuutena varmistaa, että heidän teoriansa todella kuvaavat meidän kaltaista maailmankaikkeutta.
Wreiss ja muut kritisoivat Wafan ja hänen ryhmän työtä, ja heidän mielipiteensä julkaistiin Physical Review-julkaisussa. D. Wreiss totesi, että jotkut oman maailmankaikkeuden väitetyistä ominaisuuksista, etenkin ne, jotka liittyvät Higggin bosonkenttään, ovat olennaisesti ristiriidassa joidenkin kanssa matemaattiset oletukset. Alkuperäinen oletus oli esimerkiksi, että pimeää energiaa hallitsevan fyysisen kentän käyttäytyminen johdetaan matemaattisesta funktiosta, jolla ei ole ylinä tai matalaa, viirasta kuvaajassa, jolla ei ole piikkejä tai matalia kohtia. Vreiss havaitsi, että Higgs-bosoniin liittyvän voimakentän läsnäolo vaatii piikin tässä toiminnossa.
Mutta Vreissin teos ei sulje pois Wafan ajatusta - Wafa vain tarkensi olettamaa, jotta sitä voitaisiin soveltaa paremmin universumiin, jossa elämme. Samankaltaisia teoksia on myös muita, ja Wafa on samaa mieltä selvennyksistä.
Mikä todella mielenkiintoista on, että saatamme pian selville, tarjoaako Wafan teos kokeellisesti testatun ennusteen joustoteoriasta. Tämä olisi jousiteorian ensimmäinen todistettavissa oleva seuraus. Jotkut kokeet voisivat testata muuttuuko pimeä energia ajan myötä vai pysyykö muuttumattomana, ja saattavat tehdä niin seuraavien vuosien aikana.
Joten onko näkymässä näkymässä paradigman muutos? "Suurin osa tutkijoista ei sano, että tämä hypoteesi on totta tai vääriä", Wreiss sanoo. Itse Wafa uskoo voivansa tietysti olla väärässä, ja tämä puhuu myös joustoteorian tärkeydestä.”Mutta jos Wafa on oikeassa?” Vreiss sanoo. "Se olisi suurin joustoteorian asia mitattavissa olevan ennusteen tekemiseksi."
Ilja Khel